JP2004363556A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2004363556A
JP2004363556A JP2004090315A JP2004090315A JP2004363556A JP 2004363556 A JP2004363556 A JP 2004363556A JP 2004090315 A JP2004090315 A JP 2004090315A JP 2004090315 A JP2004090315 A JP 2004090315A JP 2004363556 A JP2004363556 A JP 2004363556A
Authority
JP
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
layer
electrode layer
semiconductor device
thin film
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004090315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Ikeda
Takashi Kubota
高史 久保田
真 池田
Original Assignee
Mitsui Mining & Smelting Co Ltd
三井金属鉱業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which excellent low-resistance ohmic contact characteristics can be realized even without providing a so-called cap layer when utilizing an aluminum alloy thin film as an electrode layer in the case of manufacturing a liquid crystal display element or a semiconductor element.
SOLUTION: In the semiconductor device which comprises a wafer, a semiconductor layer formed on the wafer and an electrode layer comprising wiring or an electrode, the semiconductor device includes a portion wherein the semiconductor layer and the electrode layer are directly bonded, and the electrode layer is formed from the aluminum alloy thin film containing transition metals such as nickel, cobalt, iron and the like.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体素子に関するものであり、特に、低抵抗オーミックコンタクト特性に優れる半導体素子、液晶表示素子の構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, particularly, a semiconductor device having excellent low-resistance ohmic contact characteristics, relates to a structure of a liquid crystal display device.

近年、いわゆるIC代表とする半導体素子、或いは、それと同様な構造を持つ、液晶ディスプレー用の液晶表示素子、例えば薄膜トランジスター(Thin Film Transistor、以下、TFTと略称する)についての高集積化、高速化の進展は著しい。 Recently, semiconductor devices of a so-called IC representative, or the same have the same structure, the liquid crystal display device for a liquid crystal display, for example, a thin film transistor (Thin Film Transistor, hereinafter referred to as TFT) high integration, high speed for progress of remarkable. これに応じて、これら半導体を利用した素子構造は日々改良が積み重ねられ、優れた特性を備える半導体素子を実現するための半導体素子の構成材料も多種多様なものが開発されている。 In response, these device structures utilizing the semiconductor are stacked improved daily, those excellent construction material of the semiconductor device for realizing a semiconductor device having a characteristic wide variety have been developed.

本出願人は、このような要望に応え、液晶表示素子の構成材料としてアルミニウム合金薄膜の研究を重ね、液晶ディスプレーに使用されるITO膜(Indium Tin Oxide)等による透明電極に直接接合し、長時間通電してもオーミック接合を維持することが可能で、シリコンとアルミニウムの相互拡散が防止され、低比抵抗特性、耐熱性に優れたアルミニウム合金薄膜を提供している(特許文献1参照)。 The applicant has responded to these demands, superimposed aluminum alloy thin film research as a constituent material of the liquid crystal display element, bonded directly to the transparent electrode of ITO film (Indium Tin Oxide) or the like used in a liquid crystal display, length can be energized time to maintain an ohmic junction, it is prevented interdiffusion of silicon and aluminum, providing excellent aluminum alloy thin film low resistivity characteristics, heat resistance (see Patent Document 1).

特開2003−89864号公報 JP 2003-89864 JP

この本出願人が提案するアルミニウム合金薄膜は、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくとも1種以上の元素を0.5〜7.0at%と、炭素を0.1〜3.0at%とを含有し、残部がアルミニウムであることを特徴するものである。 Aluminum alloy thin film this present applicant proposed, nickel, cobalt, and 0.5~7.0At% at least one element of iron, carbon containing and 0.1~3.0At% is for the balance being aluminum. このような組成のアルミニウム合金薄膜により、液晶表示素子の配線又は電極を構成する電極層を形成することで、透明電極に直接接合し、長時間通電してもオーミック接合を維持することが可能となり、シリコンとアルミニウムの相互拡散を防止でき、さらに低抵抗で且つ耐熱性、特に耐ヒロック特性に優れる液晶表示素子の製造を可能とするに至っている。 An aluminum alloy thin film having such a composition, by forming an electrode layer constituting the wiring or electrodes of the liquid crystal display element, bonded directly to the transparent electrode, can be energized long to maintain an ohmic junction with the result , can prevent mutual diffusion of silicon and aluminum, more and heat resistance with low resistance, in particular come to allow production of a liquid crystal display device having excellent hillock characteristic.

ところで、半導体素子、或いは、TFTなどの液晶表示素子においては、配線又は電極を構成する電極層を形成する際に、上述のようにアルミニウム合金薄膜を使用されることが多い。 Incidentally, semiconductor devices, or liquid crystal display element such as a TFT, when forming the electrode layer constituting the wiring or electrode is often used an aluminum alloy thin film as described above. これは、タンタル、クロム、チタンやそれら合金等の高融点材料が従来使われてきたものの、このような高融点材料の比抵抗が高すぎる等の理由より、比抵抗が低く、配線加工が容易なアルミニウムが着目された結果による。 This, tantalum, chromium, although refractory materials such as titanium and their alloys have been used conventionally, from reasons such as the specific resistance is too high for such a high-melting-point material, the resistivity low, easy wiring work According to results which aluminum is focused.

しかしながら、このアルミニウム合金薄膜により電極層を形成する場合、半導体素子の各構成層のコンタクト部分において次のような現象を生じることが知られている。 However, in this case of forming an aluminum alloy thin film electrode layer, it is known to cause the following phenomenon in the contact portions of the respective constituent layers of a semiconductor device. それは、アルミニウム合金薄膜により形成された電極層と、シリコン層或いはシリコンによる半導体層(ドーピングされたシリコンなど)とが直接接触する際には、アルミニウム合金薄膜中へシリコンの析出が生じる傾向があること、また、シリコンなどによる半導体層へアルミニウムが拡散し、拡散したアルミニウム原子により半導体層が形成するPN接合等を破壊する傾向があること、さらには透明電極と直接接合すると、両材料の酸化還元電位の相違により、接合抵抗が変化してしまうことなどである。 It shall be an aluminum alloy thin film electrode layer formed by the semiconductor layer by the silicon layer or silicon (such as doped silicon) and is in direct contact tends to deposition of silicon to aluminum alloy thin film is produced in addition, aluminum is diffused into the semiconductor layer of silicon, it tends to destroy the PN junction such as a semiconductor layer is formed by diffusion with aluminum atoms and further bonded transparent electrode directly, the redox potential of the two materials the difference, it is such that the junction resistance is changed.

このような不具合、つまり、半導体素子や液晶表示素子に要求される低抵抗オーミックコンタクト特性を考慮し、アルミニウム合金薄膜を電極層として使用する場合には、MoやCrなどから形成される、いわゆるキャップ層(或いは、コンタクトバリアー層。以下、「キャップ層」という用語には、コンタクトバリアー層を含む概念として用いる)と呼ばれるものが形成される(例えば、非特許文献2参照)。 Such inconvenience, that is, considering the low-resistance ohmic contact characteristics required for semiconductor elements and liquid crystal display device, when using the aluminum-alloy thin film as an electrode layer is formed from such Mo and Cr, so-called cap layer (or contact barrier layer. hereinafter, the term "cap layer" is used as a concept including a contact barrier layer) what is called a is formed (e.g., see non-Patent Document 2).

このキャップ層とは、例えば、TFTの場合、半導体層と電極層、透明電極と電極層との間に形成される。 The cap layer, for example, in the case of TFT, the semiconductor layer and the electrode layer is formed between the transparent electrode and the electrode layer. このことについて、図1に示すa−Si型と呼ばれるTFTの概略断面図を例に具体的に説明する。 This will be specifically described as an example a schematic cross-sectional view of a TFT, called a-Si type shown in FIG. このタイプのTFTでは、ガラス基板1上にアルミニウム合金薄膜によるゲート電極2が形成され、その上にSiN(窒化シリコン)等のゲート絶縁層3が形成される。 In this type of TFT, the gate electrode 2 by an aluminum alloy thin film is formed on the glass substrate 1, a gate insulating layer 3, such as SiN (silicon nitride) is formed thereon. そして、チャネル部では、ゲート絶縁層上にはa−Si層4を介してn形a−Si層5が形成される。 Then, in the channel portion, the gate insulating layer is n-type a-Si layer 5 through the a-Si layer 4 is formed. また、画素表示側にはゲート絶縁層3上にITO膜による透明電極が設けられる。 The transparent electrode of ITO film is provided on the gate insulating layer 3 on the pixel display side. このチャネル部のn形a−Si層5及び透明電極6の上には、Mo、Cr等を主材料とした、いわゆるキャップ層7が形成される。 This on the channel portion of the n-type a-Si layer 5 and the transparent electrode 6, Mo, Cr, or the like as a main material, a so-called cap layer 7 is formed. その上に、アルミニウム合金薄膜によりドレイン電極8、ソース電極9を形成するものとなっている。 Thereon, the drain electrode 8 of aluminum alloy thin film, which is intended to form the source electrode 9.

このように、アルミニウム合金薄膜により、配線又は電極を構成する電極層を備えるTFTでは、アルミニウム合金薄膜との接触に関し、上記低抵抗オーミックコンタクト特性を考慮し、Cr、Mo等を主材料としたキャップ層が設けられることになる。 Thus, an aluminum alloy thin film, the TFT comprises an electrode layer constituting the wiring or electrode, relates to contact between the aluminum-alloy thin film, considering the low-resistance ohmic contact characteristics were Cr, Mo, or the like as a main material cap so that the layer is provided. これは、アルミニウム合金薄膜による電極層、言い換えると、アルミニウム系材料をTFTの構成材料に使用する場合、不可避的に形成する必要がある。 This electrode layer of aluminum alloy film, in other words, when using the aluminum-based material to the material of the TFT, it is necessary to inevitably formed. つまり、このキャップ層を形成する工程がTFT製造上必須となり、その積層構造は複雑になり、生産コストの増加に繋がるのである。 In other words, the step of forming the cap layer is essential on the TFT manufacture, the laminated structure becomes complex, it lead to increase in production cost. 尚、このキャップ層は、液晶表示素子でない、いわゆるICなどの半導体素子でも同様に設けられているのが現状である。 Incidentally, the cap layer is not a liquid crystal display device, what is provided as well with a semiconductor element such as a so-called IC at present.

また、最近では、このキャップ層を構成する材料の中で、Crの使用を排除する市場動向があり、キャップ層を形成する技術に大きな制約が生じ始めたという事情もある。 In recent years, in the material constituting the cap layer, there is market trend to eliminate the use of Cr, there is also a situation that a large restriction on a technique for forming a cap layer began to form.

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、液晶表示素子や半導体素子を製造する際にアルミニウム合金薄膜を電極層として利用する場合、いわゆるキャップ層を備えなくても、優れた低抵抗オーミックコンタクト特性を実現できる半導体素子を提供せんとするものである。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, if the time of producing a liquid crystal display device or a semiconductor device utilizing aluminum-alloy thin film as an electrode layer, even without providing a so-called cap layer, excellent there is provided cents semiconductor device capable of achieving low-resistance ohmic contact characteristics.

本出願人は、既に開発しているアルミニウム合金薄膜(特許文献1参照)を鋭意研究した結果、キャップ層を形成しなくても、低抵抗オーミックコンタクト特性を実現できる半導体素子構造を見出し、本発明を想到するに至った。 The Applicant, as a result of previously conducted extensive studies aluminum alloy thin films has developed (see Patent Document 1), even without forming the capping layer, found semiconductor device structure capable of achieving low-resistance ohmic contact characteristics, the present invention It was led to conceive.

本発明は、基板と、該基板上に形成された半導体層と、配線又は電極を構成する電極層とを備えた半導体素子において、半導体層と電極層とが直接接合される部分を有しており、該電極層は、遷移金属を含有したアルミニウム合金薄膜で形成されているものである。 The present invention includes a substrate, a semiconductor layer formed on the substrate, a semiconductor device having an electrode layer constituting the wiring or electrodes, a portion where the semiconductor layer and the electrode layer is directly bonded cage, the electrode layer are those formed of aluminum alloy thin film containing a transition metal. 本発明の半導体素子構造では、アルミニウム合金薄膜で形成された電極層が、直接、半導体層と接合することが可能となるものであるが、これは電極層を形成するアルミニウム合金薄膜が遷移金属を含有することによる。 The semiconductor device structure of the present invention, the electrode layer formed of aluminum alloy thin film, directly, but in which it becomes possible to bond the semiconductor layer, which is an aluminum alloy thin film for forming the electrode layer is a transition metal due to be contained.

この遷移金属については、半導体を構成するシリコン(Si)と容易にシリサイドを形成することが知られている。 This transition metals are known to readily form silicides with the silicon constituting the semiconductor (Si). そのため、キャップ層を構成する材料として、MoやCr、W等の遷移金属を用いられてきたのである。 Therefore, as the material constituting the cap layer, it was been used Mo and Cr, a transition metal such as W. そして、本発明者自らも、シリコンとの相互拡散を防止するには、アルミニウム合金薄膜中にシリコンを含有する必要があるとの認識であった。 Then, his present inventors also to prevent mutual diffusion between silicon had recognized the need to contain the silicon in the aluminum alloy film.

ところが、本発明者の開発したアルミニウム合金薄膜の研究を進めていたところ、アルミニウム合金薄膜に遷移金属を含有しておくと、半導体層と直接接合しても、シリコンのアルミニウム合金薄膜への析出、アルミニウムのシリコン層への拡散が生じない現象を見出したのである。 However, was not investigated the aluminum-alloy thin film developed by the present inventors, idea to contain transition metals in the aluminum alloy film, be bonded directly to the semiconductor layer, deposition of an aluminum alloy thin film of silicon, is the diffusion into the aluminum silicon layer has been found a phenomenon that does not occur. つまり、アミニウム合金薄膜に遷移金属を含有させておくだけで、いわゆるキャップ層と同等な効果、即ち、低抵抗オーミックコンタクト特性を実現することが判明したのである。 In other words, only allowed to contain a transition metal aminium alloy thin film, a so-called cap layer and the same effect, that is, the to realize a low-resistance ohmic contact characteristics was found.

つまり、アルミニウム合金薄膜に遷移金属を含有させるだけで、バリアーとなるキャップ層を形成しなくても、アルミニウム合金薄膜により形成された電極層を半導体層と直接接合できる半導体素子を構成できるのである。 That is, simply by containing the transition metal in the aluminum alloy film, without forming a capping layer comprising a barrier is of the electrode layer formed by an aluminum alloy thin film can constitute a semiconductor device can be bonded directly to the semiconductor layer. この現象の理論は現在検証中であるが、アルミニウム合金薄膜と半導体層とが直接接合した際の界面において、アルミニウム合金薄膜中に含まれる遷移金属がシリサイドを形成している為ではないかと推測している。 Although the theory of this phenomenon is currently verified in at the interface when a aluminum alloy thin film and the semiconductor layer directly bonded to speculate that it is the order the transition metal contained in the aluminum alloy film forms a silicide ing.

従って、本発明の半導体素子構造を採用することにより、キャップ層を設ける必要がなくなるので、素子の積層構造を単純化でき、キャップ層製造工程も省略できるので、生産効率の向上が図れることになる。 Therefore, by employing the semiconductor device structure of the present invention, since it is not necessary to provide a cap layer, can simplify laminate structure of the element, it can be omitted also capping layer manufacturing process, so that it is possible to improve production efficiency . 尚、以上及び以下において、本発明における半導体層とは、半導体活性層とよばれるシリコン層、ドーピングされたn 形或いはp 形a−Si層などのシリコン層を含むものである。 In the above and hereinafter, the semiconductor layer in the present invention, the silicon layer called semiconductor active layer, is intended to include silicon layer, such as doped n + -type or p + -type a-Si layer. また、本発明に係る基板とは、シリコンなどの半導体基板、液晶表示素子でのガラス基板を含むものである。 In addition, the substrate according to the present invention are those comprising a semiconductor substrate such as silicon, a glass substrate of the liquid crystal display device. そして、本発明における半導体素子は、IC、液晶表示素子、例えばTFTなどを含む広く一般に半導体素子と称されるもの、及びそれに類する構造を有するものが当然に含まれる。 Then, a semiconductor device of the present invention, IC, a liquid crystal display device, for example, what is referred to as a universally semiconductor devices including TFT, and those having a structure similar to that included in the course.

そして、本発明の半導体素子では、電極層が液晶表示用の透明電極と直接接合する部分を有するものであってもよい。 Then, in the semiconductor device of the present invention, the electrode layer may have a portion to be bonded directly with the transparent electrode for liquid crystal display. 電極層を形成するアルミニウム合金薄膜に遷移金属を含有すると、そのアルミニウム合金薄膜の電極電位と、透明電極を構成する酸化スズ膜、ITO膜等の透明電極材料の有する酸化還元電位とが同レベルになるのである。 When containing a transition metal in the aluminum alloy film to form an electrode layer, and the electrode potential of the aluminum-alloy thin film, tin oxide film constituting the transparent electrode, the redox potential and the same level with transparent electrode material such as an ITO film it is made of. 従って、本発明の半導体素子は、液晶表示素子にも好適なものとなる。 Accordingly, the semiconductor device of the present invention, it is suitable for a liquid crystal display device. 尚、この「酸化還元電位」とは、ある反応物の酸化還元反応において、その酸化速度と還元速度とが等しくて平衡する際の電位、いわゆる平衡電位のことをいう。 Note that this "redox potential", the oxidation-reduction reaction of a reactant, the potential at the time of equilibrium equal to the its oxidation rate reduction rate refers to the so-called equilibrium potential.

本発明に係る半導体素子のアルミニウム合金薄膜に含まれる遷移金属は、鉄、コバルト、ニッケルが好ましい。 Transition metal contained in the aluminum-alloy thin film of a semiconductor device according to the present invention are iron, cobalt, nickel is preferred. これらの遷移金属元素は、アルミニウム合金薄膜に含有した際に、その酸化還元電位が透明電極の酸化還元電位に非常に近くなることと、耐熱性が確保されることからである。 These transition metal elements, when contained in the aluminum alloy film, and that the oxidation-reduction potential will be very close to the redox potential of the transparent electrode is because heat resistance is ensured. これら3つの遷移金属は、一種の元素を含有してもよく、これらの中で2種以上含有するようにしてもよい。 These three transition metals may also contain one element may be contained two or more among these. また、他の遷移金属である、チタニウム、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、オスミウム、イリジウム、白金の群のうち少なくとも1種以上の元素を用いることも可能である。 Also, other transition metals, used titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, hafnium, tantalum, tungsten, osmium, iridium, at least one element of the group of platinum it is also possible. これらは、容易にシリサイドを形成することが知られているからである。 These is because it is known to easily form the silicide.

そして、電極層を形成するアルミニウム合金薄膜には、遷移金属を0.1〜7.0at%を含有させることが望ましい。 Then, the aluminum-alloy thin film for forming the electrode layer, it is desirable to include 0.1~7.0At% transition metal. 含有量が0.1at%未満であると、接合界面におけるシリサイドの形成が不十分になる傾向があるためかその原因は明確でないが、半導体層と直接接合した際に、シリコンとアルミニウムとの相互拡散が生じるようになるとともに、アルミニウム合金薄膜の酸化還元電位が透明電極のそれと大きく相違してしまうため、透明電極にもアルミニウム合金薄膜を直接接合できなくなる。 Mutual When the content is less than 0.1 at%, when it is formed of silicide is not clear the cause or because it tends to become insufficient, which is directly bonded to the semiconductor layer at a joint interface, silicon and aluminum with so diffusion occurs, the oxidation-reduction potential of the aluminum-alloy thin film will be greatly different from that of the transparent electrode, it can not be bonded directly to the aluminum alloy film to the transparent electrode. さらにはアルミニウム合金薄膜の耐熱性もなくなる傾向となるからである。 Furthermore because it tends to eliminate heat resistance of the aluminum alloy thin film. また、7.0at%を越えると、基板温度200℃でアルミニウム合金薄膜を成膜しても、真空中300℃、1時間の熱処理後において、比抵抗値が20μΩcmを越えてしまい、半導体素子における実用的な電極層を形成できなくなるからである。 Further, if it exceeds 7.0 at%, even by forming an aluminum alloy thin film at a substrate temperature of 200 ° C., vacuum 300 ° C., after heat treatment of 1 hour, the resistivity value would exceed the 20 .mu..OMEGA.cm, in the semiconductor device This is because it is no longer possible to create the practical electrode layer. そして、より望ましくは、アルミニウム合金薄膜中の遷移金属の含有量は0.5〜5.0at%である。 And, more preferably, the content of transition metal in the aluminum alloy film is 0.5~5.0at%. 遷移金属として鉄、コバルト、ニッケルを含有させた際、0.5at%未満であると、耐熱性が低下する傾向となるとともに、電極層を形成するアルミニウム合金薄膜の酸化還元電位が透明電極の酸化還元電位からズレを生じる傾向が強くなるからである。 Iron as the transition metal, cobalt, when which contains nickel is less than 0.5 at%, with the heat resistance tends to decrease, the oxidation reduction potential of the aluminum-alloy thin film for forming the electrode layer is a transparent electrode prone to shift from the reduction potential is because the stronger. また、5.0at%を超えると、比抵抗値が大きくなるため、実用的な低抵抗特性を維持できなくなる傾向があるためである。 If it exceeds 5.0 at%, because the specific resistance value increases, and there is a tendency to not maintain practical low resistance characteristics.

さらに、本発明に係る電極層を形成するアルミニウム合金薄膜には、炭素を含有させることが好ましい。 Further, the aluminum-alloy thin film for forming an electrode layer according to the present invention, preferably contains carbon. アルミニウム合金薄膜に炭素を含有しておくと、熱履歴で生じるヒロックの発生を有効に防止することができるからである。 When aluminum alloy thin film should contain carbon, because the occurrence of hillocks occurring thermal history can be effectively prevented.

この炭素を含有させる場合には、炭素の含有量を0.1〜3.0at%にすることが望ましい。 In case of containing this carbon, it is preferable that the content of carbon 0.1~3.0at%. 炭素の含有量が0.1at%未満であると、ヒロックの発生を抑制する効果が無くなり、3.0at%を越えると、比抵抗値が大きくなり、半導体素子における実用的な電極層を形成できなくなるからである。 When the content of carbon is less than 0.1 at%, there is no effect of suppressing the occurrence of hillocks, exceeds 3.0 at%, the specific resistance value is increased, can be formed a practical electrode layers in a semiconductor device This is because no.

加えて、本発明者らの研究によると、本発明に係る半導体素子を構成する際に、アルミニウム合金薄膜としてアルミニウム−ニッケルに炭素を含有させた場合にあっては、ニッケルの含有量は0.5〜5at%の範囲が好ましく、さらに2.0〜4.0at%範囲であることが実用的に望ましいことを確認している。 In addition, according to the study of the present inventors, when configuring a semiconductor device according to the present invention, aluminum as aluminum alloy film - In the case of containing a carbon nickel, the nickel content is 0. range of 5~5At% is preferred, it was confirmed that it is practical desirably further 2.0~4.0At% range. ニッケルが2.0at%未満になると、透明電極の酸化還元電位値とアルミニウム合金薄膜の酸化還元電位値との差が大きくなる傾向が強くなり、350℃以上で耐熱性が悪くなる傾向があるからである。 When nickel is less than 2.0 at%, the difference becomes greater tendency becomes stronger with an oxidation reduction potential value of redox potential values ​​and the aluminum-alloy thin film of the transparent electrode, because there is a tendency that heat resistance is poor at 350 ° C. or higher it is. 一方、ニッケルが4.0at%を超えると、比抵抗値が大きくなる傾向があり、真空中300℃、1時間の熱処理後における比抵抗値が10μΩcmを越えてしまう場合が生じるからである。 On the other hand, when the nickel exceeds 4.0 at%, there is a tendency that the specific resistance value increases, vacuum 300 ° C., the specific resistance value after 1 hour heat treatment is because if results of exceed the 10 .mu..OMEGA.cm. また、アルミニウム−コバルト、或いはアルミニウム−鉄に炭素を含有させた場合にあっては、コバルト又は鉄の含有量は2.0〜5.0at%の範囲が好ましいことを確認している。 Also, aluminum - cobalt, or aluminum - In the case of containing a carbon iron content of cobalt or iron has been confirmed that the preferred range of 2.0~5.0at%. この含有量範囲であると、低い比抵抗性と、良好な耐熱性とを有した電極層を形成でき、特に、液晶表示素子において適用すると、大画面化、或いは高精細化の液晶ディスプレーに好適な電極層を形成することができるからである。 Within this content range, low specific resistance and can form an electrode layer having a good heat resistance, in particular, when applied in the liquid crystal display device, screen size, or preferably a liquid crystal display of high definition This is because it is possible to form the an electrode layer.

以上のように、本発明によれば、半導体素子を製造する際にアルミニウム合金薄膜を電極層として利用する場合、いわゆるキャップ層を備えなくても、優れた低抵抗オーミックコンタクト特性を実現できるものとなる。 As described above, according to the present invention, when using the aluminum-alloy thin film as an electrode layer in manufacturing the semiconductor device, even without providing a so-called cap layer, and which can realize an excellent low resistance ohmic contact characteristics Become. また、本発明の半導体素子は、ITO膜による透明電極を含む液晶表示素子においても、透明電極に直接電極層を接合することができるため、液晶表示素子用途としても好適なものである。 Further, the semiconductor device of the present invention, in the liquid crystal display device comprising a transparent electrode of ITO film, since it is possible to bond directly the electrode layer on the transparent electrode is suitable as a liquid crystal display device applications.

以下、本発明の好ましい実施形態について実施例及び比較例に基づき説明する。 Description will be provided hereinafter by referring to Examples and Comparative Examples for the preferred embodiment of the present invention. まず、始めに、本発明に係る半導体素子の構造を採用した場合の電極層と半導体層との接合特性を調査した結果について説明する。 First, at the beginning, the result of the examination of the bonding properties between the electrode layer and the semiconductor layer in the case of adopting the structure of a semiconductor device according to the present invention will be described. 図2には、この接合特性を調査した試験サンプルの断面図を示している。 FIG. 2 shows a cross-sectional view of the test sample was investigated this junction characteristics.

図2に示す試験サンプルは、電極層10(0.2μm厚)とn形Si基板20(625μm厚)とp形a−Si層30(0.1μm厚、抵抗値5〜10Ωcm)とを積層した構造であり、電極層10とp形a−Si層30の電極層10'との外側面には端子L1、L2が接続されている。 Test sample shown in FIG. 2, the electrode layer 10 (0.2 [mu] m thick) and n-type Si substrate 20 (625 .mu.m thickness) and p-type a-Si layer 30 (0.1 [mu] m thick, the resistance value 5~10Omucm) were stacked was a structure, the outer surface of the electrode layer 10 of the electrode layer 10 and the p-type a-Si layer 30 'terminals L1, L2 are connected. この試験サンプルにおける電極層10(10')を、表1に示す各組成のアルミニウム合金薄膜により形成した。 The electrode layer 10 (10 ') in the test sample was formed by aluminum-alloy thin film of the composition shown in Table 1. 接合特性は、端子間に電圧を印加した際に、端子間に流れる電流を測定することで行った。 Bonding characteristics, when a voltage is applied between the terminals was done by measuring the current flowing between the terminals. そして、形成した電極層10に熱処理を加えることによってその接合特性がどのように変化するかについても調査を行った。 Then, the bonding properties by heat treatment to form the electrode layer 10 is also investigated for how to change.

実施例1の電極層は、ニッケル及び炭素を含有するアルミニウム合金薄膜であり、従来例1は、キャップ層を形成するモリブデンを電極層として形成したものである。 Electrode layer of Example 1, an aluminum alloy thin film containing nickel and carbon, the conventional example 1 is obtained by forming a molybdenum forming a cap layer as the electrode layer. また、比較として、シリコン、銅を含有するアルミニウム合金薄膜(比較例1)、アルミニウムのみによるアルミニウム薄膜(比較例2)により電極層を形成した。 Further, as a comparison, silicon, aluminum alloy thin film (Comparative Example 1) containing copper, to form an electrode layer of aluminum by only aluminum thin film (Comparative Example 2). また、各電極層の熱処理は、窒素ガス雰囲気中、250℃、300℃、350℃の各温度で1時間、試験サンプルの状態で放置することにより行った。 The heat treatment of the electrode layers, in a nitrogen gas atmosphere, 250 ° C., 300 ° C., 1 hour at each temperature of 350 ° C., was carried out by leaving the state of the test sample.

また、各電極層を形成する際の薄膜形成条件は、投入電力3.0Watt/cm 、アルゴンガス流量100ccm、アルゴン圧力0.5Paで、マグネトロン・スパッタリング装置により、成膜時間約60secで、約2000Å程度(0.2μm)の厚みの薄膜を形成した。 The thin-film formation conditions for forming each electrode layer, input power 3.0Watt / cm 2, the argon gas flow rate 100 ccm, argon pressure 0.5 Pa, a magnetron sputtering apparatus, the film forming time of about 60 sec, about to form a thin film having a thickness of about 2000 Å (0.2 [mu] m). 基板温度は100℃とした。 The substrate temperature was set to 100 ℃.

図3に、各電極層における接合特性結果を示す。 Figure 3 shows the junction characteristics result in each of the electrode layers. 図3(A)が実施例1、(B)が従来例1、(C)が比較例1、(D)が比較例2の測定結果を示したものである。 Figure 3 (A) is Example 1, but (B) is a conventional example 1, in which (C) is Comparative Example 1, the (D) showing the measurement results of Comparative Example 2. また、各測定結果グラフにおいて、細波線が熱処理なし(as−depo)の場合、太波線が300℃熱処理の場合、細実線が300℃熱処理の場合、太実線が350℃熱処理の場合を示している。 Moreover, in each measurement result graph, when fine wavy line without heat treatment (as-depo), if thick wavy line is 300 ° C. heat treatment, when the thin solid line is the 300 ° C. heat treatment, the thick solid line shows the case of a 350 ° C. heat treatment there.

まず、図3(D)を見ると判るように、比較例2のアルミニウムのみで電極層を形成した場合、熱処理を施していない状態でPN接合が破壊されており、負の印可電圧(図2中、端子L1側が負に印可されているとき)の増加に伴い、逆電流も増加していることが確認された。 First, as can be seen from FIG. 3 (D), the case of forming the electrode layer only aluminum of Comparative Example 2, PN junction in a state with no heat treatment has been destroyed, the negative applied voltage (Fig. 2 among, with increasing time) the terminals L1 side is applied to the negative, the reverse current was also confirmed to be increased. また、比較例1のAl−Cu−Si系のアルミニウム合金薄膜により電極層を形成した場合(図3(C))、Siを含有しているので熱処理なし及び250℃の熱処理においては、PN接合は維持された状態であり、負の印可電圧から正の印可電圧に変化させた際に整流作用を生じていた。 Also, the case of forming the electrode layer of an aluminum alloy thin film of Al-Cu-Si-based Comparative Example 1 (FIG. 3 (C)), in the heat treatment without heat treatment and 250 ° C. Since the containing Si, PN junction is a state of being maintained to have occurred a rectification action upon changing from a negative voltage applied to the positive applied voltage. しかしながら、300℃及び350℃の熱処理を施した場合には、正常なPN接合が維持されていなく、負の印可電圧の増加に伴い、逆電流も増加していることが確認された。 However, when heat-treated at 300 ° C. and 350 ° C. is not necessarily a normal PN junction is maintained, with an increase in the negative applied voltage, the reverse current was also confirmed to be increased.

一方、図3(B)を見ると判るように、従来例1のモリブデンにより電極層を形成した場合、熱処理有り、なしに関わらず、正常なPN接合が維持されていることが確認された。 On the other hand, as can be seen from FIG. 3 (B), the case of forming the electrode layer by the conventional example 1 of molybdenum, heat treatment there, regardless of the pear, it was confirmed that the normal PN junction is maintained. そして、図3(A)を見ると判るように、実施例1のAl−Ni−C系のアルミニウム合金薄膜により電極層を形成した場合、300℃及び350℃の熱処理においては負の印可電圧の増加に伴い、逆電流が顕著に増加することはなく、逆飽和電流を維持しているので、PN接合は、熱処理の有無に関わらず、ほぼ正常な状態を維持していることが判明した。 Then, as can be seen FIG. 3 (A), in the case where an electrode layer was formed by an aluminum alloy thin film of Al-Ni-C system of Example 1, the negative voltage applied in the heat treatment at 300 ° C. and 350 ° C. with the increase, rather than the reverse current remarkably increases, so it maintains the reverse saturation current, PN junction, or without heat treatment were found to be maintained substantially normal.

ここで、図3で示した各電極層の半導体層との接合特性を調査した結果に基づき、各熱処理温度での逆電流値について説明する。 Here, based on the result of the examination of junction characteristics of a semiconductor layer of each electrode layer shown in FIG. 3, described reverse current value at each annealing temperature. 図4には、図3における負の印可電圧が−1V時の逆電流値(4つの測定値の平均値)に関して、熱処理温度を横軸にしてプロットグラフを示す。 4 shows a reverse current negative applied voltage is at -1V in FIG 3 for (average of four measurements) shows a plot graph and the heat treatment temperature on the horizontal axis.

図4を見ると判るように、−1V時の印可電圧における逆電流値は、比較例2のアルミニウムのみの場合では、熱処理をされることにより、逆電流値が大きく変化している。 As can be seen from Figure 4, the reverse current in the voltage applied at -1V, in the case of only the aluminum of Comparative Example 2, by being heat-treated, reverse current is largely changed. また、比較例1のAl−Cu−Si系の場合でも、300℃以上の熱処理を行うと、逆電流値が大きく変化している。 Further, even in the case of Al-Cu-Si-based Comparative Example 1, when subjected to heat treatment above 300 ° C., the reverse current is largely changed. 一方、従来例1のモリブデンの場合では、熱処理有無に関わらず、逆電流値の変化がほとんどないことが確認された。 On the other hand, in the case of the conventional example 1 of molybdenum, regardless of the heat treatment whether, it was confirmed change in reverse current value little. そして、実施例1のAl−Ni−C系の場合では、300℃及び350℃の熱処理温度において若干の逆電流値の変化は認められたものの、比較例1及び2のように、大きな逆電流値の変化はないことが確認された。 Then, in the case of Al-Ni-C system of Example 1, but was observed in changes in some reverse current value at the heat treatment temperature of 300 ° C. and 350 ° C., as in Comparative Examples 1 and 2, a large reverse current it was confirmed that there is no change of value. 尚、図4で示す逆電流値は、図2で示した試験サンプルの接合面積(0.04cm 2 )により、実測定電流値を除した値を採用しているため比較的大きな値となっているが、実際の半導体素子を構成した際における逆電流値は、図4で示す値よりも小さい値になると推測される。 Incidentally, the reverse current shown in Figure 4, the junction area of the test samples shown in FIG. 2 (0.04 cm 2), with a relatively large value because it uses a value obtained by dividing the actual measured current It is, but reverse current value at the time of constructing an actual semiconductor device is estimated to be less than the value shown in FIG.

次に、実施例1のアルミニウム合金薄膜により形成された電極層とITO膜による透明電極との接合特性を調べた結果について説明する。 It will now be described results of examining the bonding properties between the transparent electrode of aluminum alloy electrode layer which is formed by a thin film and the ITO film of Example 1. 最初に、実施例1の電極層とITO膜とを接合した際の通電耐久性を測定した結果を解説する。 First, it describes the results of measuring the energization durability upon joining the electrode layer and the ITO film of Example 1.

図5には、通電耐久性の測定方法を示している。 FIG. 5 shows a method for measuring electrification durability. ITO膜(In −10wt%SnO )による透明電極40(0.2μm厚)の上に、電極層(0.2μm厚)をクロスするように形成し、矢印部分の端子部から通電を行った。 On the ITO film (In 2 O 3 -10wt% SnO 2) by the transparent electrode 40 (0.2 [mu] m thick), and forming electrode layers (0.2 [mu] m thick) to cross, energized from the terminal portion of the arrow portion It was carried out. そして、通電耐久性は、この端子間抵抗を測定して、その端子間抵抗が変化するまでの通電時間を測定することにより行った。 The energization durability, the inter-terminal resistance was measured, and measuring the current time until the inter-terminal resistance changes. また、この通電耐久性の測定環境は、85℃の大気雰囲気中である。 Further, the energization durability of the measurement environment is in the air atmosphere at 85 ° C.. 実施例1との比較のために、表2に記載するAl(アルミニウム)−Nd(ネオジウム)の電極層についても測定した。 For comparison with Example 1, it was also measured electrode layer of Al as described in Table 2 (Aluminum) -Nd (neodymium).

この通電耐久性は、電流値10μA、1mAの2種類で、200時間通電を行うことにより測定した。 The energization durability, current value 10 .mu.A, in two 1 mA, was measured by performing energization for 200 hours. また、比較例3の電極層では、直接透明電極と接合する場合と、電極層と透明電極と間に、キャップ層の構成材料の一つであるCr膜(0.05μm厚)を形成して接合部を形成した場合との2種類を行った。 Further, in the electrode layer of Comparative Example 3, the case of bonding directly with the transparent electrode, between the electrode layer and the transparent electrode, by forming a Cr film (0.05 .mu.m thick) which is one of the constituent material of the cap layer two kinds of the case of forming the joint was carried out. 表3には、端子間抵抗の変化が生じた通電時間を通電耐久性とした結果を示す。 Table 3 shows the results of the energization time variation of the inter-terminal resistance occurs between energization durability.

表3に示すように、キャップ層となるCr膜を介在させた比較例3の電極層では、200時間通電を行っても、その端子間抵抗値には変化が生じなかった(端子間抵抗値6E+03Ω)。 As shown in Table 3, in the electrode layer of Comparative Example 3 in which is interposed a Cr film to be the cap layer, 200-hour conduction be performed, that the inter-terminal resistance value change has not occurred (inter-terminal resistance value 6E + 03Ω). しかし、Cr膜無しで、比較例3の電極層を透明電極に直接接合した場合、電流10μAでは40時間経過後、端子間抵抗の上昇が確認された(初期端子間抵抗値6E+3Ω→2.5E+5Ωに変化)。 However, without Cr film, when directly joined to the transparent electrode of the electrode layer of Comparative Example 3, after the current 10μA At 40 hours, an increase in inter-terminal resistance was confirmed (initial inter-terminal resistance 6E + 3Ω → 2.5E + 5Ω change to). そして、電流1mAでは130時間経過後、端子間抵抗の大幅な上昇が確認された(初期端子間抵抗値4E+3Ω→4E+7Ωに変化)。 Then, after the current 1mA At 130 hours, a significant increase in inter-terminal resistance was confirmed (change to the initial inter-terminal resistance 4E + 3Ω → 4E + 7Ω). 一方、実施例1の電極層では、200時間通電を行っても、その端子間抵抗値には変化が生じなかった(端子間抵抗値5E+3Ω)。 On the other hand, in the electrode layer in Example 1, 200-hour conduction be performed, that the inter-terminal resistance value change has not occurred (inter-terminal resistance value 5E + 3 [Omega]).

続いて、温度に関する通電耐久性を調査した結果について説明する。 The following describes the results of the examination of energization durability regarding the temperature. この温度に関する通電耐久性は、上述した実施例1及び比較例3(Cr膜無し)の電極層について行った。 Energization durability for this temperature was conducted on the electrode layer of the above-described Example 1 and Comparative Example 3 (no Cr film). 測定法は、電流値を3mAとし、接合部の抵抗値が初期値の2倍になる時点を寿命とした。 Assay, the current value and 3mA, the resistance value of the junction has a lifetime when the doubling of the initial value. そして、通電時の温度は85℃、100℃、150℃、200℃、250℃として行った。 The temperature during energization 85 ℃, 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, was carried out with 250 ° C.. 図6には、各温度における接合部の抵抗上昇が生じた時間を測定し、通電時保持温度の逆数に対してその寿命時間をアレニウスプロットしたグラフを示している。 Figure 6 shows a graph resistance increase of junction at each temperature was measured time resulting was Arrhenius plotting the lifetime against the reciprocal of the energization time of the holding temperature. 図6では、縦軸が寿命時間で、横軸は1000/絶対温度を示している。 In Figure 6, the vertical axis is the life time, and the horizontal axis represents the 1000 / absolute temperature. このアレニウスプロットしたグラフより外挿された一次直線の傾きから、接合部の抵抗上昇が起こる活性化エネルギーを算出したところ、実施例1では1.35eVであり、比較例3では0.42eVであることが判明した。 From the slope of the extrapolated linear line from the Arrhenius plot was graph, calculation of activation energy increase in resistance of the junction occurs is 1.35eV in Example 1, is 0.42eV Comparative Example 3 It has been found. この結果より、実施例1の電極層の方が比較例3よりも約3.3倍の活性化エネルギーを有することが確認できた。 This result, towards the electrode layer of Example 1 was confirmed to have an activation energy of about 3.3 times than Comparative Example 3. また、図5より、85℃の連続通電における耐久寿命は比較例3では2時間程度しかなく、実施例1では約7万時間もあることが予測された。 Further, from FIG. 5, the endurance life in the continuous current of 85 ° C. there is only about 2 hours in Comparative Example 3, was expected to also 70,000 hours in Example 1.

さらに、実施例1及び比較例2の電極層と透明電極との接合界面を観察した結果について説明する。 Further, it described result of observation of the joint interface between the electrode layer and the transparent electrode in Example 1 and Comparative Example 2. 図7には、両電極層をITO膜による透明電極に接合して、約1時間通電後(電流約1mA)した後に、その断面を、FIB(Focused Ion Beam)−SEM及び金属顕微鏡で観察したものである。 7 shows both electrode layer bonded to the transparent electrode of ITO film, after about 1 hour after energization (current about 1 mA), the cross section was observed by FIB (Focused Ion Beam) -SEM and metal microscope it is intended. このサンプルの作成条件は、上記した実施例1及び比較例2で説明したものと同様なので、その説明は省略する。 The sample preparation conditions are the same as those described in Example 1 and Comparative Example 2 described above, a description thereof will be omitted.

図7(A)が比較例1の場合で、(B)が実施例1の場合の断面である。 In the case of FIG. 7 (A) is a comparative example 1, a cross section in the case of Example 1 (B). これを見ると判るように、比較例1では通電後、Al膜とITO膜との接合部が変質剥離していることが確認された。 As you can see, after the energization in Comparative Example 1, it was confirmed that the junction between the Al film and the ITO film is altered peel. 一方、実施例1の場合では、通電後においても全く変質していないことが判明した。 On the other hand, in the case of Example 1, it was found that is not at all altered even after energization.

次に、実施例1、比較例2及び3、キャップ層の構成材料であるCr、Mo、ITO膜の酸化還元電位を測定した結果について説明する。 Next, Example 1, Comparative Example 2 and 3, Cr is a constituent material of the cap layer, Mo, the results of the measurement of the redox potential of the ITO film is described. この酸化還元電位の測定は、各組成による所定の厚み(0.2μm)の薄膜を、ガラス基板上に形成し、そのガラス基板を切り出すことで電位測定サンプルとした。 Measurement of the redox potential, the thin film of predetermined thickness by the composition (0.2 [mu] m), formed on a glass substrate, and a potential measurement sample by cutting the glass substrate. そして、1cm に相当する面積を露出するように電位測定サンプル表面をマスキングして、測定用電極を形成した。 Then, masking potential measurement sample surface so as to expose an area equivalent to 1 cm 2, to form a measuring electrode. 酸化還元電位は、3.5%塩化ナトリウム水溶液(液温27℃)を用い、参照電極は銀/塩化銀を使用して測定した。 Redox potential, with 3.5% sodium chloride aqueous solution (liquid temperature 27 ° C.), the reference electrode was measured using a silver / silver chloride. また、ITO膜は、In −10wt%SnO の組成のものを使用した。 Further, ITO film was prepared which had the composition of In 2 O 3 -10wt% SnO 2 . その結果を表4に示す。 The results are shown in Table 4.

表4に示すように、比較例2、3に比べ実施例1の酸化還元電位がITO膜のそれと非常に近いものであることが確認された。 As shown in Table 4, the oxidation-reduction potential of Example 1 than in Comparative Examples 2 and 3 it was confirmed that those same very close of the ITO film.

上述結果より、実施例1のアルミニウム合金薄膜により、半導体素子の電極層を形成することで、従来から使用されているキャップ層を有していなくても、優れた低抵抗オーミックコンタクト特性を実現できる半導体素子を製造可能であることが判明した。 From above result, an aluminum alloy thin film of Example 1, by forming the electrode layer of the semiconductor device, even without a cap layer that is conventionally used, can provide excellent resistance ohmic contact characteristics it has been found the semiconductor device can be manufactured. また、ITO膜などの透明電極との接合特性が非常に優れることから、液晶表示素子の構造にも極めて好適なものであることが判った。 Further, since the bonding properties between the transparent electrode such as an ITO film is very excellent, also found that it is very suitable to the structure of the liquid crystal display device.

最後に、実施例1の電極層の接合特性について、接合部の詳細な観察とその接合抵抗をさらに調査した結果を説明する。 Finally, the bonding properties of the electrode layer in Example 1, further illustrate the results of the examination of detailed observation and the junction resistance of the joint. 図8には実施例1の電極層とSi層との接合部を、及び図9、10には実施例1の電極層と透明電極との接合部を、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察した写真を示している。 The junction between the electrode layer and the Si layer of Example 1 in FIG. 8, and in FIG. 9 and 10 the joint between the electrode layer and the transparent electrode in Example 1, by a transmission electron microscope (TEM) It shows the observed photo.

図8は、n形Si基板(写真中、下半分の黒い部分)表面にp形a−Si層(写真中、中央部分にある約80nm厚の白い部分)を積層し、そのp形a−Si層の表面に実施例1の電極層(写真中、上半分の約200nm厚の部分)を形成したサンプルを準備し、温度250℃、1時間の熱処理を行い、FIBによりサンプル断面を観察できるように加工し、TEM(倍率10万倍)により観察した写真である。 8 (in the photograph, the black part of the bottom half) n-type Si substrate by stacking a p-type a-Si layer on the surface (in the photograph, about 80nm white portion of the thickness in the center portion), the p-type a- Si layer electrode layer of example 1 on the surface of the (in the photograph, about 200nm thick portion of the upper half) providing a sample form, temperature 250 ° C., a heat treatment of 1 hour, can be observed sample cross section by FIB processed as a photograph observed by TEM (magnification of 100,000). また、断面の数カ所を電子線回折像により結晶構造を特定してその部分の組織を同定した。 Also identified that part of the organization of several sites section identifies the crystal structure by the electron beam diffraction image. 図8の断面観察より、実施例1の電極層をSi層に接合して熱処理を行うと、電極層とSi層との界面に、Al Ni(写真中符号4の部分)の金属間化合物が析出していることが判明した。 Than the cross-section observation of FIG. 8, when a heat treatment is performed by joining the electrode layer of Example 1 in the Si layer, the interface between the electrode layer and the Si layer, Al 3 Ni intermetallic compound (part of the photograph numeral 4) There was found to be precipitated.

図9は、ITO膜(In −10wt%SnO )による透明電極(写真中、中央下側の約150nm厚の黒っぽい部分)表面に実施例1の電極層(写真中、中央上側の約200nm厚の白っぽい部分)を形成したサンプルを準備し、温度300℃、1時間の熱処理を行い、FIBによりサンプル断面を観察できるように加工し、TEM(倍率10万倍)により観察した写真である。 Figure 9 is a transparent electrode (in the photograph, the lower center about 150nm thick dark portion of) of ITO film (In 2 O 3 -10wt% SnO 2) electrode layer in Example 1 on the surface (in the photograph, the upper side of the center of prepare the sample forms about 200nm whitish portion of the thickness), temperature 300 ° C., a heat treatment of 1 hour, a photograph processed to allow observation of the sample cross section by FIB, were observed by TEM (magnification of 100,000) is there. 図10は、図9の接合部界面を拡大(倍率100万倍)した写真である。 Figure 10 is a photograph of an enlarged joint portion interface of FIG. 9 (magnification: 100 thousand times). 図10の拡大写真により、透明電極側(写真中、下側の黒い部分)と電極層側(写真中、上側の白い部分)との間にコブ状の析出物が確認された。 The enlarged photograph of FIG. 10, the transparent electrode side (in the photograph, the black portion of the bottom) and the electrode layer side (in the photograph, the upper white part) nodular deposits between was confirmed. この析出物は、図8で確認されたAl Niの金属間化合物であることが判明した。 The precipitate was found to be Al 3 intermetallic compound of Ni was confirmed in FIG. また、図8〜10において確認されたAl Niの酸化還元電位を調べたところ、−0.73Vであった。 It also examined the redox potential of confirmed Al 3 Ni in Figures 8-10 was -0.73V.

次に、接合抵抗評価について説明する。 Next, a description will be given junction resistance evaluation. 図11には、実施例1、比較例3及び、純Al膜とCr膜との積層構造の電極層を、それぞれITO膜に接合して抵抗値を測定した結果を、各電極層の酸化還元電位値とITO膜の酸化還元電位値との差を求めてプロットしたグラフである。 11 shows, in Example 1, Comparative Example 3 and an electrode layer of a laminated structure of a pure Al film and the Cr film, the results of each measured resistance value bonded to the ITO film, the redox of each electrode layer is a graph plotting seeking the difference between the redox potential value of the potential value and the ITO film. 測定方法は、図5で示すサンプルを作成し、熱処理無し(as-depo)、熱処理有り(200℃、250℃、300℃の各温度で、1時間のアニール後)のサンプルで測定した抵抗値である。 Measurement method creates a sample shown in Figure 5, without heat treatment (the as-depo), a heat treatment there (at 200 ° C., 250 ° C., the temperature of 300 ° C., after annealing for one hour) resistance value measured on samples of it is.

接合抵抗の測定は図5で示したクロスサンプルにより行ったもので、ITO膜(In −10wt%SnO )による透明電極40(0.2μm厚)の上に、電極層10(0.2μm厚)を直交するように形成し、矢印部分の端子部から通電して抵抗を測定し、膜の重なった部分(10μm×10μm)の接合抵抗を算出した。 Measurement of contact resistance than those performed by cross sample shown in FIG. 5, on the ITO film (In 2 O 3 -10wt% SnO 2) of a transparent electrode 40 (0.2 [mu] m thick), the electrode layer 10 (0 formed so as to be orthogonal to .2μm thickness), the resistance was measured by energizing the terminals of the arrow portion was calculated junction resistance of overlapping portions of film (10μm × 10μm). 純Al膜とCr膜との積層構造の電極層は、Cr膜0.03μm上に純Al膜を0.2μm形成したものである。 Electrode layers of the multilayer structure of the pure Al film and the Cr film is obtained by 0.2μm formed of pure Al film on the Cr film 0.03 .mu.m. また、表4で示した酸化還元電位値によりITOと各電極層の電位差を算出して、それを横軸にして、各接合抵抗値をプロットした(図11)。 Further, by calculating the potential difference between the ITO and the electrode layer by oxidation-reduction potential values ​​shown in Table 4, which was on the horizontal axis, and plots the junction resistance value (FIG. 11).

図11を見ると判るように、ITOの酸化還元電位と殆ど同じレベルの電位を有するCr膜を介在した電極の場合、接合抵抗は非常に低いことが確認された。 As can be seen from Figure 11, if the electrodes interposed a Cr film having nearly the potential of the same level as the oxidation-reduction potential of ITO, junction resistance was confirmed very low. 実施例1と比較例3の電極層の場合、電位差があまり大きくない実施例1の方が接合抵抗値は低く、比較例3の電極層では熱処理を行うとその接合抵抗が著しく大きくなることが確認された。 For the electrode layer in Example 1 and Comparative Example 3, the junction resistance value towards the first embodiment the potential difference is not so large is low, be increased remarkably performs the its junction resistance to heat treatment in the electrode layer of Comparative Example 3 confirmed.

図8〜11の結果より、実施例1の電極層は、その酸化還元電位自体がITO膜のそれと近い値を有するので、ITO膜の透明電極と接合した際の接合抵抗も低く、さらに熱処理を行うことによって接合界面にAl Niの金属間化合物が析出することで、優れた接合特性を実現したものと推測できる。 From the results of FIG. 8 to 11, the electrode layer of Example 1, since its oxidation-reduction potential itself has close to that value of the ITO film, the bonding resistance when joined to the transparent electrode of ITO film is low, the further thermal treatment by intermetallic compound Al 3 Ni is deposited on the bonding interface by performing, it can be assumed that provides excellent junction characteristics. その理由は、Al Niの酸化還元電位(−0.73V)がITO膜の透明電極(−0.82V)のそれと近い値をとなるため、ITO膜との電気化学的反応が起こりにくくなり、接合部の破壊等を引き起こさなくなるためであると考えられる。 The reason is because the redox potential of the Al 3 Ni (-0.73V) is a close to that value of the transparent electrode (-0.82V) of the ITO film, hardly occurs electrochemical reaction with ITO film , presumably because not cause destruction of joints.

従来のTFT断面概略図。 Conventional TFT schematic cross-sectional view. 接合特性を調査した試験サンプルの断面図 Sectional view of the test sample was investigated junction characteristics 各電極層における接合特性結果を示す測定グラフ。 Measurement graph showing the junction characteristics result in each of the electrode layers. 各電極層における−1V印可電圧の逆電流値と熱処理温度との関係を示すグラフ。 Graph showing the relationship between the reverse current value and heat treatment temperature of -1V applied voltage at each electrode layer. 透明電極との通電耐久性を測定した試験サンプル斜視図。 Test samples perspective view of the measurement of the energization durability the transparent electrode. 温度による通電耐久性を測定したアレニウスプロットグラフ。 Arrhenius plot graph of energization durability with temperature. 実施例1及び比較例2の電極層と透明電極との接合部を観察した断面写真。 Sectional photograph showing the junction between the electrode layer and the transparent electrode in Example 1 and Comparative Example 2. 実施例1の電極層とSi層との接合部断面をTEMにより観察した写真。 Photos junction section between the electrode layer and the Si layer in Example 1 was observed by TEM. 実施例1の電極層と透明電極との接合部断面をTEMにより観察した写真。 Photos junction section between the electrode layer and the transparent electrode in Example 1 was observed by TEM. 図9の接合部断面の拡大写真。 Enlarged photograph of the joint cross-section of FIG. 接合抵抗とITOとの電位差との関係を示すグラフ。 Graph showing the relationship between the potential difference between the junction resistance and ITO.

Claims (6)

  1. 基板と、該基板上に形成された半導体層と、配線又は電極を構成する電極層とを備えた半導体素子において、 A substrate, a semiconductor layer formed on the substrate, a semiconductor device having an electrode layer constituting the wiring or electrode,
    半導体層と電極層とが直接接合される部分を有しており、 The semiconductor layer and the electrode layer has a portion to be joined directly,
    該電極層は、遷移金属を含有したアルミニウム合金薄膜で形成されていることを特徴とする半導体素子。 The electrode layer is a semiconductor device characterized by being formed of an aluminum alloy thin film containing a transition metal.
  2. 前記電極層は、液晶表示用の透明電極と直接接合する部分を有する請求項1に記載の半導体素子。 The electrode layer, the semiconductor device according to claim 1 having a portion to be bonded directly with the transparent electrode for liquid crystal display.
  3. 遷移金属は、鉄、コバルト、ニッケルのうち少なくとも1種以上の元素である請求項1又は請求項2に記載の半導体素子。 Transition metals are iron, cobalt, semiconductor device of claim 1 or claim 2 is at least one element out of nickel.
  4. 前記アルミニウム合金薄膜は、遷移金属を0.1〜7.0at%を含有したものである請求項1〜請求項3いずれかに記載の半導体素子。 The aluminum alloy thin film semiconductor device of any one of claims 1 to claim 3 the transition metal is obtained by containing 0.1~7.0at%.
  5. 前記アルミニウム合金薄膜は、炭素を含有するものである請求項1〜請求項4に記載の半導体素子。 The aluminum alloy thin film semiconductor device according to claims 1 to 4 is intended to contain carbon.
  6. 前記アルミニウム合金薄膜は、炭素を0.1〜3.0at%とを含有したものである請求項5に記載の半導体素子。 The aluminum alloy thin film semiconductor device according to claim 5 is obtained by containing a 0.1~3.0At% carbon.
JP2004090315A 2003-05-13 2004-03-25 Semiconductor device Pending JP2004363556A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003133838 2003-05-13
JP2004090315A JP2004363556A (en) 2003-05-13 2004-03-25 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004090315A JP2004363556A (en) 2003-05-13 2004-03-25 Semiconductor device
TW93111993A TW200424332A (en) 2003-05-13 2004-04-29 Semiconductor device
KR20040033318A KR20040098549A (en) 2003-05-13 2004-05-12 Semiconductor Device
CN 200410043478 CN1610064A (en) 2003-05-13 2004-05-13 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004363556A true true JP2004363556A (en) 2004-12-24

Family

ID=34067153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004090315A Pending JP2004363556A (en) 2003-05-13 2004-03-25 Semiconductor device

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2004363556A (en)
KR (1) KR20040098549A (en)
CN (1) CN1610064A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007081385A (en) * 2005-08-17 2007-03-29 Kobe Steel Ltd Source drain electrode, transistor substrate and method for manufacturing the same, and display device
JP2008010844A (en) * 2006-05-31 2008-01-17 Kobe Steel Ltd Thin-film transistor substrate, and display device
WO2008047667A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Multilayer film for wiring and wiring circuit
JP2008122941A (en) * 2006-10-13 2008-05-29 Kobe Steel Ltd Reflection electrode and display device
JP2009008770A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Kobe Steel Ltd Laminated structure and method for manufacturing the same
US7910053B2 (en) 2006-05-26 2011-03-22 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and active matrix display device
US8040054B2 (en) 2008-01-31 2011-10-18 Mitsubishi Electric Corporation Organic electroluminescence type display apparatus and method of manufacturing the same
US8273612B2 (en) 2007-06-22 2012-09-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Display panel and method of manufacturing the same
US8558248B2 (en) 2007-09-19 2013-10-15 Mitsubishi Electric Corporation A1 alloy film, electronic device, and active matrix substrate for use in electrooptic display device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7772702B2 (en) 2006-09-21 2010-08-10 Intel Corporation Dielectric spacers for metal interconnects and method to form the same
JP2013083758A (en) * 2011-10-07 2013-05-09 Sony Corp Display device, method of manufacturing the same, and electronic unit

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007081385A (en) * 2005-08-17 2007-03-29 Kobe Steel Ltd Source drain electrode, transistor substrate and method for manufacturing the same, and display device
US7910053B2 (en) 2006-05-26 2011-03-22 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and active matrix display device
JP2008010844A (en) * 2006-05-31 2008-01-17 Kobe Steel Ltd Thin-film transistor substrate, and display device
JP2008122941A (en) * 2006-10-13 2008-05-29 Kobe Steel Ltd Reflection electrode and display device
WO2008047667A1 (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Multilayer film for wiring and wiring circuit
JP5022364B2 (en) * 2006-10-16 2012-09-12 三井金属鉱業株式会社 Wiring laminated film and a wiring circuit
US8273612B2 (en) 2007-06-22 2012-09-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Display panel and method of manufacturing the same
JP2009008770A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Kobe Steel Ltd Laminated structure and method for manufacturing the same
US8558248B2 (en) 2007-09-19 2013-10-15 Mitsubishi Electric Corporation A1 alloy film, electronic device, and active matrix substrate for use in electrooptic display device
US8040054B2 (en) 2008-01-31 2011-10-18 Mitsubishi Electric Corporation Organic electroluminescence type display apparatus and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date Type
KR20040098549A (en) 2004-11-20 application
CN1610064A (en) 2005-04-27 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6849948B2 (en) Contact structure and manufacturing method thereof
US7098539B2 (en) Electronic device, method of manufacture of the same, and sputtering target
US20040263746A1 (en) Array substrate for LCD device having double-layered metal structure and manufacturing method thereof
EP1094485A2 (en) Field emission-type electron source and manufacturing method thereof
US20060275618A1 (en) Display device
JP2005166757A (en) Wiring structure, method of forming the same thin film transistor, method of forming the same and display device
US20090004490A1 (en) Layered structure and its manufacturing method
JP2004140319A (en) Thin-film wiring
JP2009004518A (en) Thin film transistor substrate and display device
US7683370B2 (en) Source/drain electrodes, transistor substrates and manufacture methods, thereof, and display devices
US20100163877A1 (en) Display device
JP2010182940A (en) Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module using the same
US20040022664A1 (en) Aluminum alloy thin film and wiring circuit having the thin film and target material for forming the tin film
JPH0926602A (en) Active matrix display device
US20060283833A1 (en) Wiring for display device and thin film transistor array panel with the same, and manufacturing method thereof
US20130032188A1 (en) Thermoelectric power module
JP2006059933A (en) Ohmic electrode for n-type nitride semiconductors and its manufacturing method
US20060003514A1 (en) Method of forming ohmic contact to a semiconductor body
JPH0790552A (en) Al alloy thin film and its production and sputtering target for forming al alloy thin film
JP2004273614A (en) Semiconductor device and its fabricating process
US20100186808A1 (en) Plating through tunnel dielectrics for solar cell contact formation
JP2007157917A (en) Thin-film transistor substrate and display device
US20120056173A1 (en) Staggered thin film transistor and method of forming the same
WO2011013683A1 (en) Wiring structure and display apparatus having wiring structure
US20110147753A1 (en) Display device, copper alloy film for use therein, and copper alloy sputtering target